預(yù)測理論與方法

預(yù)測理論與方法第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日Contents結(jié)語組合預(yù)測預(yù)測技術(shù)的最新發(fā)展單項(xiàng)預(yù)測方法預(yù)測的概念、原則和發(fā)展現(xiàn)狀第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日1中科院預(yù)測科學(xué)研究中心

定位作為中國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要預(yù)測研究中心，為中央和政府進(jìn)行重大決策提供科學(xué)依據(jù)和重要建議；針對經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中的重大決策問題與基本科學(xué)問題，開展預(yù)測理論、方法與技術(shù)的創(chuàng)新研究，推動(dòng)預(yù)測科學(xué)的研究與發(fā)展；通過研究生計(jì)劃和短期培訓(xùn)等方式，為中國和國際社會(huì)培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)預(yù)測與社會(huì)預(yù)警領(lǐng)域的高端杰出人才。

第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日中科院預(yù)測科學(xué)研究中心中心學(xué)術(shù)委員會(huì)由一批著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家和預(yù)測科學(xué)家組成，包括原全國人大副委員長成思危教授、中國社會(huì)科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所所長汪同三學(xué)部委員、曾經(jīng)給政治局講授經(jīng)濟(jì)形勢的著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家李善同教授、國家信息中心常務(wù)副主任王長勝教授、中國科學(xué)院國情分析研究中心主任胡鞍鋼教授、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)管理科學(xué)部副主任張維教授等。汪壽陽：出版專著18部（其中在Springer-Verlag出版英文專著7部）、主編出版編著和文集12部（其中在海外出版7部）、在歐美學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文170余篇（其中SCI和SSCI收錄138篇），向中央和國家有關(guān)部委提交政策研究報(bào)告90余篇（僅溫家寶總理批示的報(bào)告達(dá)13篇），不少政策建議被中央政府所采納。第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日

中科院預(yù)測科學(xué)研究中心

1976年生，

預(yù)測中心網(wǎng)站：/

中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)：/zhuanti/2010/zjyc/yc9/

世界集裝箱港口預(yù)測報(bào)告：/xwdt/kydt/201110/t20111008_3359242.html2012年GDP預(yù)測及宏觀經(jīng)濟(jì)形勢分析（ppt課件）范英教授對國際原油價(jià)格的多步預(yù)測美國能源信息署（EIA）蘭德公司朝鮮戰(zhàn)爭，蘇聯(lián)人造衛(wèi)星，德國統(tǒng)一，古巴導(dǎo)彈危機(jī)等預(yù)測第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日2相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊

SocialSciencesCitationIndex(ThomsonReuters)第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日

相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊(nsfc)

第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日

相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊(圖書)

第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀預(yù)測是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和管理的需要而產(chǎn)生、發(fā)展起來的．預(yù)測作為一種社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，已有幾千年的歷史．預(yù)測真正成為一門自成體系的獨(dú)立的學(xué)科僅僅是近幾十年的事情．特別是二次世界大戰(zhàn)以后，由于科學(xué)技術(shù)和世界經(jīng)濟(jì)取得了前所未有的快速發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的不確定因素顯著增加，諸如政治危機(jī)、經(jīng)濟(jì)危機(jī)、能源危機(jī)、恐怖活動(dòng)等．所有這些不確定因素增加人們從心理上了解和掌握未來的必要性和迫切性．人們?nèi)找嬉庾R到科學(xué)預(yù)測的重要性，這也就成為預(yù)測學(xué)科進(jìn)一步發(fā)展的推動(dòng)力．

第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀

對于“預(yù)測”一詞，可以從不同的角度來理解．它有三個(gè)含義，即預(yù)測工作、預(yù)測結(jié)果、預(yù)測學(xué)．從預(yù)測學(xué)來看，它是闡述預(yù)測方法的一門學(xué)科和理論．科學(xué)預(yù)測方法是采用科學(xué)的判斷和計(jì)量方法，對未來事件的可能變化情況作出事先推測的一種技術(shù)．預(yù)測學(xué)是一門應(yīng)用方法論的學(xué)科．科學(xué)預(yù)測方法要求根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的歷史和現(xiàn)實(shí)，綜合多方面的信息，運(yùn)用定性和定量相結(jié)合的分析的方法，用來揭示客觀事物的發(fā)展變化的規(guī)律，并指出事物之間的聯(lián)系、未來發(fā)展的途徑和結(jié)果等．

第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀預(yù)測的原則：

連貫性原則．預(yù)測對象具有的規(guī)律性不僅在過去和現(xiàn)在起作用，而且在未來的一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮作用，這種連慣性包括時(shí)間的連慣性和預(yù)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的連慣性．相關(guān)類推原則．預(yù)測對象的發(fā)展變化與某些因素密切．有的呈正相關(guān)關(guān)系，有的呈負(fù)相關(guān)關(guān)系．因此類推原則要求在建立適當(dāng)?shù)念A(yù)測模型后，根據(jù)相關(guān)因素發(fā)展變化來類推預(yù)測對象的規(guī)律．概率性原則．預(yù)測對象的發(fā)展既受到偶然因素的影響，又受到必然因素的影響．概率性原則要求利用統(tǒng)計(jì)方法可以獲得預(yù)測對象發(fā)展的必然規(guī)律．第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀

預(yù)測學(xué)已發(fā)展成為一門綜合性的學(xué)科，它突破了自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的界限．目前預(yù)測學(xué)應(yīng)用研究有很大的開拓，它廣泛應(yīng)用于人口、環(huán)境、資源、教育、金融、交通運(yùn)輸、城市規(guī)劃、醫(yī)藥衛(wèi)生、材料科學(xué)、科技管理等領(lǐng)域．可見預(yù)測方法與各個(gè)學(xué)科、各個(gè)部門均有密切聯(lián)系．同時(shí)預(yù)測學(xué)理論研究有了新的進(jìn)展，但是我們還不能說預(yù)測學(xué)已經(jīng)發(fā)展得很成熟．它在以較快的速度繼續(xù)向前發(fā)展．在發(fā)展過程中不斷地吸收其它學(xué)科的營養(yǎng)，進(jìn)一步豐富和完善自己。第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀定性預(yù)測：定性預(yù)測方法就是以人的經(jīng)驗(yàn)、事理等主觀判斷為主的預(yù)測方法，對事物的未來的性質(zhì)作出描述．一般地說定性預(yù)測方法適用于缺少歷史統(tǒng)計(jì)資料，而需要更多地依賴專家的經(jīng)驗(yàn)的情況下使用。1德爾菲法；2主觀概率法；3市場調(diào)查法；4領(lǐng)先指標(biāo)法；5模擬推理法；6相關(guān)因素分析法。第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀1.時(shí)間序列預(yù)測：時(shí)間序列數(shù)據(jù)存在于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，如天文觀測、股市每日的交易價(jià)格等。時(shí)間序列預(yù)測就是根據(jù)被預(yù)測事物的過去和現(xiàn)在的觀測數(shù)據(jù)，構(gòu)造特定的模型，并借助一定的規(guī)則推測未來。時(shí)間序列預(yù)測一般分為線性時(shí)間序列預(yù)測和非線性時(shí)間序列預(yù)測兩類，在線性時(shí)間序列預(yù)測領(lǐng)域，1970年Box和Jenkins出版的專著《timeseriesanalysis:forecastingandcontrol》提出了線性自回歸滑動(dòng)平均(ARMA)模型的辨別、參數(shù)估計(jì)、適用性檢驗(yàn)等一整套理論，標(biāo)志著線性時(shí)間序列預(yù)測的理論已經(jīng)日臻成熟。然而現(xiàn)實(shí)世界中許多時(shí)間序列數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性特征，特別是對一些非線性復(fù)雜系統(tǒng)的研究中。為此，大量非線性預(yù)測模型被相繼提出，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型、基于軟計(jì)算的預(yù)測模型和支持向量預(yù)測模型等，利用非線性模型對時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。（時(shí)間序列的非線性趨勢預(yù)測及應(yīng)用綜述中國碳排放強(qiáng)度預(yù)測pdf論文）第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀2.回歸分析預(yù)測：回歸分析是英國生物學(xué)家高爾登(F.Galton)在研究人類的身高的遺傳特性時(shí)首先提出來的．通過大量的統(tǒng)計(jì)資料高爾登發(fā)現(xiàn)身材高的父親，他的兒子身材比其略矮．反之，身材矮的父親，他的兒子身材比其略高．即人類的身高有向平均數(shù)靠近的傾向，這種現(xiàn)象稱之為回歸．回歸分析預(yù)測方法是一種因果分析預(yù)測．它是研究某一個(gè)隨機(jī)變量與一個(gè)或幾個(gè)變量之間的數(shù)量關(guān)系，用一個(gè)或幾個(gè)非隨機(jī)變量來預(yù)測某一個(gè)隨機(jī)變量的方法．（多元回歸預(yù)測中國農(nóng)村公共衛(wèi)生pdf論文）第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀3.組合預(yù)測

實(shí)際的預(yù)測對象可能是較為復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，有多種錯(cuò)綜復(fù)雜的因素對其產(chǎn)生影響．有些是基本因素，有些是偶然因素．預(yù)測者常常對同一預(yù)測問題在不同的假設(shè)條件下，采用不同的單項(xiàng)預(yù)測方法建立多種預(yù)測模型，然后按照統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)從眾多的預(yù)測方法中選擇結(jié)果最好的一個(gè)，而排除了其它單項(xiàng)預(yù)測方法．事實(shí)證明這不是有效的方法。不同的定性預(yù)測模型方法和定量預(yù)測模型方法各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，它們之間并不是相互排斥的，而是相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充的．由于每種預(yù)測方法利用的數(shù)據(jù)不盡相同，不同的數(shù)據(jù)都是從不同的角度提供各方面有用的信息．第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日預(yù)測的概念原則和發(fā)展現(xiàn)狀

BatesJM.和GrangerCWJ.己于1969年首次提出一個(gè)合理的做法，即綜合考慮各單項(xiàng)預(yù)測方法的特點(diǎn)，將不同的單項(xiàng)預(yù)測方法進(jìn)行組合，提出組合預(yù)測方法的概念．也就是說即使一個(gè)預(yù)測誤差較大的預(yù)測方法，如果它包含系統(tǒng)獨(dú)立的信息，當(dāng)它與一個(gè)預(yù)測誤差較小的預(yù)測方法組合后，完全有可能增加系統(tǒng)的預(yù)測性能．

1989年，國際預(yù)測領(lǐng)域的權(quán)威學(xué)術(shù)刊物JournalofForecasting

還出版了組合預(yù)測方法專輯。最近十幾年，國內(nèi)預(yù)測學(xué)界也非常重視組合預(yù)測方法的研究，取得一系列的研究成果．唐小我、汪同三等教授的研究成果尤其突出．組合預(yù)測方法的研究成果主要發(fā)表在《管理科學(xué)學(xué)報(bào)》、《系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》、《電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》、《預(yù)測》、《系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)》、《系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用》、《控制與決策》等學(xué)術(shù)刊物上．第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日2.單項(xiàng)預(yù)測方法1.時(shí)間序列預(yù)測模型

簡單移動(dòng)平均

加權(quán)移動(dòng)平均

指數(shù)平滑預(yù)測

第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法二次移動(dòng)平均預(yù)測模型：對一次移動(dòng)平均值序列再進(jìn)行一次移動(dòng)平均得到的值。二次指數(shù)平滑預(yù)測模型：對一次指數(shù)平滑預(yù)測值序列再進(jìn)行一次指數(shù)平滑預(yù)測得到的值

第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法

2.回歸分析預(yù)測多元線性回歸（y預(yù)測對象，x影響因素）

F檢驗(yàn)（回歸方程顯著性）

T檢驗(yàn)（各回歸系數(shù)的顯著性）

D-W檢驗(yàn)（隨機(jī)誤差互不相關(guān)）多重共線性檢驗(yàn)

第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法3隨機(jī)時(shí)間序列預(yù)測方法平穩(wěn)時(shí)間序列預(yù)測模型（1）p階自回歸模型AR（p）（2）q階滑動(dòng)平均模型MA（q）

（3）自回歸--滑動(dòng)平均模型ARMA（p,q）

第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法4灰色預(yù)測(GreyModel)華中科技大學(xué)鄧聚龍教授于1982年提出。我們遇到的絕大多數(shù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、管理系統(tǒng)，我們對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特征的了解介于黑色系統(tǒng)和白色系統(tǒng)之間，所以稱之為灰色系統(tǒng)．灰色系統(tǒng)就是指部分信息已知部分信息未知的系統(tǒng)．這里用顏色深淺來表示系統(tǒng)信息完備程度。GM(1,1)原始時(shí)間數(shù)列

指數(shù)序列白化形式

第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法5.馬爾可夫預(yù)測（兩篇文章）預(yù)測股票價(jià)格股票投資收益率預(yù)測6.周期性因素的處理（如季節(jié)因素）由于受到自然條件和社會(huì)條件的影響，在一個(gè)年度內(nèi)某些社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象出現(xiàn)季節(jié)性的變化．所有這些因季節(jié)性改變而帶有規(guī)律性變動(dòng)的稱為季節(jié)變動(dòng)．如某些農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，重要節(jié)日期間交通運(yùn)輸部門的客運(yùn)量等．對季節(jié)變動(dòng)的時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測方法的研究可以克服季節(jié)變動(dòng)所帶來的不良影響，有利于人們安排生產(chǎn)和生活，具有重要的現(xiàn)實(shí)的意義．第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法

第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日單項(xiàng)預(yù)測方法

第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測不穩(wěn)定性的非線性時(shí)間序列的預(yù)測問題產(chǎn)生于多個(gè)領(lǐng)域，在信號處理、地震波分析以及大盤社會(huì)一經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，非平穩(wěn)序列較之平穩(wěn)序列更為常見，因此，近年來非平穩(wěn)時(shí)間序列分析問題倍受關(guān)注。第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測

首先對時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行小波多尺度分解，提取出原時(shí)間序列的低頻趨勢序列和高頻細(xì)節(jié)波動(dòng)序列，然后分別利用基于OWA算子的滑動(dòng)離散差分方程預(yù)測模型(OWA-SDDEPM)和馬爾可夫預(yù)測模型對低頻和高頻序列進(jìn)行預(yù)測，接著對各層的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行小波重構(gòu)，便得到了原時(shí)間序列的預(yù)測值。第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測SS1S2SJ-1…SJw1w2w3wJ6.1小波分解小波分解，可以將一個(gè)復(fù)雜的時(shí)間序列信號分解成一系列不同頻率的簡單信號，分解后的各層信號具有單一的頻率，從而具有更好的平穩(wěn)性。第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測6.2基于OWA算子的滑動(dòng)離散差分方程預(yù)測模型

OWA-SAMGOAGODDEIAGOIMGO(1)基于OWA算子的滑動(dòng)平均（OWA-SA）(2)映射運(yùn)算(MGO)

(3)計(jì)算一階累加（1-AGO）序列(4)建立二階差分方程模型(DDE)并求解(5)逆累加生成運(yùn)算(IAGO)(6)逆映射運(yùn)算(IMGO)第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測（1）在本模型中對小波分解后的低頻和高頻對應(yīng)的系數(shù)預(yù)測分別采用OWA-SDDEPM和馬爾可夫預(yù)測這兩種不同的方法，這兩種方法分別適用于整體趨勢預(yù)測和細(xì)節(jié)波動(dòng)預(yù)測。（2）本模型不需要對時(shí)間序列的影響因素進(jìn)行預(yù)測，避免了因影響因素選取不合理等帶來的預(yù)測誤差。（3）在預(yù)測過程中采用動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，這樣就保證了預(yù)測過程的連續(xù)性，因而該方法對帶有劇烈波動(dòng)的非線性時(shí)間序列數(shù)據(jù)具有良好的預(yù)測效果。基于小波-OWA-SDDEPM-馬爾可夫的時(shí)間序列預(yù)測模型

第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測在國際原油市場上，消耗與供應(yīng)是調(diào)節(jié)原油價(jià)格的主要因素，但因?yàn)槟茉从衅浔旧淼奶厥庑裕蛢r(jià)格還受到國際政治格局、消費(fèi)模式、人口增長以及突發(fā)事件等各個(gè)方面的影響。近幾十年來國際原油價(jià)格驟升驟降，所以對國際原油價(jià)格進(jìn)行及時(shí)有效的預(yù)測面臨很大的困難和挑戰(zhàn)。6.3實(shí)證分析—國際原油價(jià)格的預(yù)測

第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測6.3實(shí)證分析—國際原油價(jià)格的預(yù)測

選取2009年1月2日至2010年11月19日共99周的WTI原油價(jià)格，將其小波分解，得

第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測預(yù)測結(jié)果第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測預(yù)測效果對比小波-余弦預(yù)測模型的特點(diǎn)是能更好的反映時(shí)間序列的周期性，小波-AR預(yù)測模型則適用于預(yù)測小波分解后各層都比較平穩(wěn)的時(shí)間序列，而對于周期性不明顯和不穩(wěn)定性的非線性時(shí)間序列，我們的方法具有更好的預(yù)測效果。第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日非線性時(shí)間序列預(yù)測分別采用平均絕對誤差(MAE)、誤差平方和(SSE)、均方誤差(MSE)、平均絕對百分比誤差(MAPE)和均方百分比誤差(MSPE)五種常用的誤差指標(biāo)來評價(jià)五種模型的預(yù)測精度。MAESSEMSEMAPEMSPE本文預(yù)測模型2.07614.100.253.21×10-24.15×10-3小波-AR3.912358.370.495.90×10-27.96×10-3小波-余弦3.842276.470.485.73×10-27.28×10-3GM(1,1)6.826349.720.8011.21×10-215.04×10-3GARCH6.707906.130.9011.75×10-218.11×10-3第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日

CycleDiagramTextTextTextTextTextCyclenameAddYourText第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日DiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextText第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日DiagramConceptAddYourTextTextTextTextTextTextText第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日DiagramAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourText第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日DiagramAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTitle第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.DiagramTextTextText第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日DiagramAddYourTitleTextTextTextText第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期日DiagramClicktoaddTitleTextTextTex